He thong bai tap cho HS tu hoc

Dạng 5: Xác định công thức phân tử và phần trăm lượng hỗn hợp hai chất là đồng đẳng của nhau Phương pháp: Theo trình tự các bước sau: - Gọi n là số nguyên tử C trung bình của các chất A,[r]

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG BÀI TẬP CHO HỌC SINH TỰ HỌC

Để tạo điều kiện thuận lợi HS tự học, chúng tôi đã :

- Phân dạng bài tập và hướng dẫn cách giải từng dạng

- Soạn bài giải mẫu

- Đưa ra các bài tập tương tự để HS tự giải, cho đáp số cho bài tập tương tự

Chúng tôi đã đưa ra phương pháp chung của từng dạng bài tập Đối với mỗi bài học

có những điều cần lưu ý thêm chúng tôi lại bổ sung thêm vào Khi soạn tài liệu học tậpcho HS, chúng tôi trình bày chi tiết từng dạng, tạo hứng thú cho các em tự học HTBT đãđược chia dạng và xếp từ dễ đến khó nên HS giỏi có thể giải hết còn HS trung bình vàkhá có thể để lại một số bài khó hơn Theo quan điểm của chúng tôi, hỗ trợ tốt nghĩa là

HS tiến bộ, giải được nhiều bài tập hơn trước đó chứ không phải là giải hết

2.4 CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI

2.4.1 Các dạng bài tập và hướng dẫn giải cụ thể cho từng bài học

2.4.1.1 Hiđrocacbon no

Dạng 1: Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa về hiđrocacbon

Phương pháp :

- Nắm chắc kiến thức về tính chất hóa học, điều chế hiđrocacbon no

Chú ý : Phản ứng trong hóa học hữu cơ thường theo chiều hướng, tùy theo điềukiện tiến hành Vì vậy trong phản ứng ngoài việc phải cân bằng phản ứng, phải dùngcông thức cấu tạo thu gọn để viết, ghi rõ điều kiện phản ứng và viết sản phẩm chínhphản ứng

Gốc hiđrocacbon

Cấu tạo Tên

Tênmạch anMạch hở, liên kết đơn

Sốchỉ

Tênnhánh

Ví dụ 1: Viết công thức cấu tạo và gọi tên theo IUPAC các pentan đồng phân.

- Công thức phân tử của ankan có dạng CnH2n+2 ( n 1 )

- Công thức phân tử của xicloankan có dạng CnH2n ( n 3 )

Ví dụ 1 : Viết công thức phân tử của ankan có

a) 16 nguyên tử H b) Phân tử khối bằng 72 c) 17,24% hiđro theo khối lượng

Giải a) Có 16 nguyên tử H nên ta có : 2n + 2 = 16

Vậy công thức phân tử của ankan là C4H10

Ví dụ 2 : Khi đốt cháy 1 mol monoxicloankan A thu được 4 mol CO2 Tìm công thức phân

tử, viết công thức cấu tạo và gọi tên các đồng phân của A

GiảiĐặt công thức phân tử của monoxicloankan A là CnH2n ( n 3 )

Vậy công thức phân tử của A là C4H8.

Công thức cấu tạo :

Đặt công thức phân tử ankan A là CnH2n+2

Vậy công thức phân tử của A là C4H10

Ví dụ 2 : Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon A Dẫn toàn bộ sản phẩm lần lượt qua cácbình đựng P2O5 và Ca(OH)2 thì thấy khối lượng các bình tăng lần lượt là : 10,8g và 17,6g.Xác định công thức phân tử của A

nên A thuộc ankan

Đặt công thức phân tử ankan A là CnH2n+2 (n 1)

Ta có : 0,6n = 0,4(n+1)

 n = 2

Vậy công thức phân tử của A là C2H6

Dạng 5 : Dựa vào sản phẩm thế để xác định công thức cấu tạo của hiđrocacbon no

Phương pháp:

Cần nhớ :

Trong phản ứng thế H ở hiđrocacbon no, thường cho ra hỗn hợp nhiều sản phẩm, tùytheo H ở cacbon các bậc khác nhau, trong đó hướng thế ưu tiên xảy ra ở H thuộc C bậccao hơn

Ví dụ 1 : Khi clo hóa pentan ( A ) chỉ thu được một sản phẩm monoclo duy nhất Tìmcông thức cấu tạo và gọi tên A

GiảiPentan ( C5H12 ) có ba công thức cấu tạo:

Trong đó chỉ có công thức cấu tạo ( 3) cho một sản phẩm monoclo Vậy A có công thứccấu tạo ( 3) và tên gọi là 2,2-đimetylpropan

Ví dụ 2 : Đốt cháy hoàn toàn một mẫu hiđrocacbon,người ta thấy thể tích hơi nước sinh

ra gấp 1,2 lần thể tích CO2 ( trong cùng điều kiện ) Biết rằng hiđrocacbon đó chỉ tạothành một dẫn xuất monoclo duy nhất Xác định công thức cấu tạo của nó

GiảiĐặt công thức của hiđrocacbon đó là CxHy

Công thức phân tử: C5H12 ( thuộc ankan ).

Do chỉ cho một dẫn xuất clo duy nhất nên CTCT tương ứng là :

Dạng 6: Tìm công thức phân tử và phần trăm lượng hai chất cùng dãy đồng đẳng.

Phương pháp: Theo trình tự các bước sau

- Gọi nlà số nguyên tử C trung bình của các chất A, B trong dãy cần tìm, từ đó đưa ra

công thức chung cho hỗn hợp

4,8 7,2 9,

612

Từ đó tính được %VA ; %VB.

Ví dụ 1: Một hỗn hợp gồm hai ankan A và B liên tiếp nhau trong dãy đồng đẳng có tỉ

khối so với khí hiđro là 33,2 Xác định công thức phân tử hai ankan và tính phần trămtheo thể tích mỗi chất trong hỗn hợp

a) Tính thể tích hỗn hợp hai ankan ở điều kiện chuẩn

b) Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạo của A và B

b) Với n= 2,6 suy ra hai ankan là : C2H6 ( CH3-CH3) và C3H8 ( CH3-CH2-CH3 )

2.4.1.2 Hiđrocacbon không no: Anken – Ankađien - Ankin Dạng 1: Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa

Phương pháp: Nắm chắc kiến thức về tính chất hóa học, điều chế hiđrocacbonkhông no.

Chú ý: Phản ứng trong Hóa học hữu cơ thường theo chiều hướng tùy theo điều kiệntiến hành Vì vậy trong phản ứng ngoài việc phải cân bằng phản ứng, phải dùng côngthức cấu tạo thu gọn để viết, ghi rõ điều kiện phản ứng và viết sản phẩm chính của phảnứng

Ví dụ 1: Viết các phương trình hóa học của phản ứng theo sơ đồ sau

0 0

1 C2H6    C2H4    C2H4Br2    CH  CH   K2C2O4    CaC2O4

2 CaC2    C2H2    CH2=CH-Cl   (CH2CHCl)n

Giải Các phương trình hóa học:

+ Tên ankađien ( mạch hở, hai nối đôi ):

Số chỉ vị trí + tên nhánh + tên mạch chính + số chỉ vị trí + đien

+ Tên ankin ( mạch hở, một nối ba ) :

Số chỉ vị trí + tên nhánh + tên mạch chính + số chỉ vị trí + in

Chú ý :

- Số chỉ vị trí là bé nhất

- Nếu có nhiều nhánh khác nhau, gọi tên nhánh theo thứ tự chữ cái a,b, c,

- Nếu có 2, 3, 4,…nhánh giống nhau thì dùng chữ đi, tri, tetra…

Ví dụ 1 : Viết CTCT và gọi tên các anken đồng phân có công thức phân tử C4H8

Công thức tổng quát của anken có dạng CnH2n ( n 2 )

Công thức tổng quát của ankađien có dạng CnH2n-2 ( n 3 )

Công thức tổng quát của ankin có dạng CnH2n-2 ( n 2 )

Ví dụ 1: Xác định công thức phân tử của anken có :

a) M = 56 b) 16 nguyên tử hiđro

Giảia) Công thức tổng quát là: CnH2n ( n 2 )

Với M = 56  14n = 56  n = 4

Vậy công thức phân tử của anken là C4H8

b) Công thức tổng quát là: CnH2n ( n 2 )

Ta có : 2n = 16  n = 8

Vậy công thức phân tử của anken là C8H16

Ví dụ 2: Một ankin có 11,11% khối lượng hiđro Xác định công thức phân tử ankin đó

Giải Ankin có công thức tổng quát của ankin có dạng : CnH2n-2 ( n 2 )

Ta có : %mH =

2n 2 11,11 n 414n 2 100





Vậy công thức phân tử của ankin là C4H6

Dạng 4: Dựa vào đặc điểm của phản ứng đốt cháy để xác định công thức phân tử của hiđrocacbon không no

+ Một hiđrocacbon ( A ) cháy, nếu cho nCO 2 nH O 2

thì A là anken hoặc xicloankan

 Công thức tổng quát: CnH2n

+ Một hiđrocacbon ( B ) cháy, nếu cho nCO 2 nH O 2

thì B phải có k 2 với k là số liênkết 

Vậy công thức phân tử của A là C3H6

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon ở thể khí thu được 0,14 mol CO2 và 1,89gnước Xác định công thức đơn giản nhất, công thức nguyên, công thức phân tử của X

Giải

Vậy công thức đơn giản của X là : C2H3

Công thức nguyên của X là : (C2H3)n

Do X là khí nên 2n  4  n  2

Mặt khác số nguyên tử H phải chẵn nên 3n chẵn hay n chẵn

Chọn n = 2 Vậy công thức phân tử của X là C4H6

Dạng 5: Dựa vào đặc điểm của phản ứng để xác định công thức cấu tạo

+ Đối với ankin có nối ba đầu mạch, H ở cacbon mang nối ba được thay thế

Ví dụ 1: 2,8 gam anken A vừa đủ làm mất màu dung dịch chứa 8 gam Br2

a) Viết phương trình hóa học của phản ứng ( dùng công thức chung của anken

CnH2n ) và tính phân tử khối của A

b) Biết rằng khi hiđrat hóa anken A thì chỉ thu được một ancol duy nhất Hãy cho biết

A có cấu tạo như thế nào

Suy ra A chứa hai liên kết ( = ) hay một liên kết ( )

Công thức phân tử tổng quát của A : CnH2n-2 ( 2  n  4 )

C H n 2n 2  2Br 2    C H n 2n 2 Br 4

Phần trăm brom trong B =

80 x 4 14n 2   100  

a) Công thức phân tử của A : C4H6 và của B : C4H6Br4

Công thức cấu tạo có thể có của A :

- Gọi nlà số nguyên tử C trung bình của các chất A, B trong dãy cần tìm, từ đó đưa ra

công thức chung cho hỗn hợp

Ví dụ 1 : Hỗn hợp A gồm hai chất kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng của etilen Cho 3,36

lít ( đktc ) hỗn hợp khí trên phản ứng hoàn toàn với Br2 trong CCl4 thì thấy khối lượngbình chứa nước brom tăng thêm 7,7 gam

a) Hãy xác định công thức phân tử của hai anken đó

Khối lượng bình brom tăng chính là khối lượng của hai anken

Vì hai olefin kế tiếp nhau nên CTPT là C3H6 và C4H8

b) Gọi số mol của C3H6 : a mol ( M = 42 )

Gọi số mol của C4H8 : b mol ( M = 56 )

Ta có hệ phương trình :

a b 0,15 42a 56b 7,7

c) Nếu đốt cháy cùng thể tích trên của hỗn hợp A và cho tất cả sản phẩm vào 500 mldung dịch NaOH 1,8M thì sẽ thu được những muối gì ? Tính khối lượng các muốithu được.

Giảia) Thể tích hỗn hợp A ở đktc : 1,792 x 2,5 = 4,48 lít

Đặt công thức phân tử tương đương của hai olefin là C Hn 2n

Số mol CO2 còn dư để tham gia phản ứng ( 4 ) là : 0,5- 0,45 = 0,05 ( mol )

Theo(4) : nNaHCO 3 2nCO dö 2 2x 0,05 0,1( mol)

Khối lượng các muối tạo thành :

0,1 x 84 = 8,4 (g) NaHCO3 và ( 0,45 – 0,05 ).106 = 42,4 (g) Na2CO3

Dạng 7: Nhận biết các chất trong đó có ankan, anken, ankin-1.

Phương pháp: Nhận biết theo trình tự sau

Quì tím ẩmhóa đỏ

CnH2n+2 + Cl2 → CnH2n-1Cl +HCl

Chú ý : Nếu chỉ dùng một thuốc thử để nhận biết ankan, anken, ankin, ta chọn dung dịchBrom và kết hợp định lượng:

Cho a (mol) mỗi chất tác dụng với dung dịch chứa b (mol) Br2 ( sao cho

+ Chất không làm đổi màu dung dịch Br2 là ankan

+ Chất làm nhạt màu dung dịch Br2 là anken do anken có phản ứng và Br2 dư + Chất làm mất màu hoàn toàn dung dịch Br2 là ankin do ankin phản ứng với Br2

tối đa theo tỉ lệ mol 1:2 nên Br2 đã phản ứng hết

Ví dụ 1 : Nhận biết các khí : CO2, SO2, SO3, C2H2, C2H4 bằng các phản ứng đặc trưng

GiảiTrích các mẫu thử cho tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 ta phân biệt được 2 nhóm chất:

Các kết tủa lần lượt cho tác dụng với H2SO4

- Kết tủa nào không tan thì khí ban đầu là SO3

- Kết tủa tan thì khí ban đầu là SO2 hay CO2

- Hai khí này cho qua dung dịch Br2 thì chỉ có SO2 làm nhạt màu dung dịch:

SO 2  Br H O 2  2    H SO 2 4  2HBr

Cho 2 khí C2H4 và C2H4 lần lượt đi qua dung dịch AgNO3 trong NH3 thì chỉ có C2H2 tạo rađược kết tủa màu vàng

Ví dụ 2 : Dùng thuốc thử duy nhất hãy phân biệt etan, etilen, axetilen

GiảiThuốc thử duy nhất là dung dịch Br2

Trích ba mẫu thử ở trên với thể tích bằng nhau ( cùng điều kiện )

- Pha chế ba dung dịch brom có thể tích và nồng độ mol như nhau

- Sục từ từ từng khí vào dung dịch brom ( chú ý cho tác dụng hết )

- Không làm mất màu nâu dung dịch: đó là etan

Dạng 8: Tách ankan, anken, ankin-1 ra khỏi hỗn hợp

Phương pháp : Tách theo sơ đồ

Hỗn hợp đầu

Ankin -1

+ dd HCl Ankin -1

Ankan Ankan

Anken

Anken

+ dd AgNO 3 /NH 3

Ankan Hỗn

C n H 2n Br 2

Zn

C n H 2n

Ví dụ 1 : Tách từng chất ra khỏi hỗn hợp gồm :

a) Etan và etilen

b) Propilen và axetilen

Giảia) Dẫn hỗn hợp qua brom dư, lúc này etilen phản ứng hoàn toàn theo phươngtrình:

CH2 = CH2 + Br2    CH2Br – CH2Br

Khí thoát ra ngoài là etan ( C2H6 )

Cho bột Zn vào dung dịch sau phản ứng- khí thoát ra là etilen được tái tạo :

CH Br CH Br Zn 2  2     C H 2 4   ZnBr 2

b) Dẫn hỗn hợp qua dung dịch AgNO3 / NH3 dư – lúc này toàn bộ C2H2 phản ứng:

C H 2 2  2AgNO 3  2NH 3    C Ag 2 2   2NH NO 4 3

Khí thoát ra ngoài là propilen

- Lọc kết tủa, cho vào dung dịch HCl sẽ tái tạo lại C2H2:

C Ag 2 2  2HCl    C H 2 2   2AgCl 

Ví dụ 2 : Tách hỗn hợp các khí sau : CH4, C2H4, C2H2, CO2

GiảiCho hỗn hợp khí lội qua dung dịch nước vôi trong dư, CO2 bị hấp thụ dưới dạng kếttủa Cho kết tủa vào dung dịch HCl để tái tạo CO2

CO 2  Ca(OH) 2    CaCO 3   H O 2

CaCO 3  2HCl    CaCl 2  H O 2  CO 2 

Hỗn hợp khí còn lại cho lội tiếp qua AgNO3 trong dung dịch NH3, axetilen bị hấp thụdưới dạng kết tủa Lọc lấy kết tủa cho tác dụng với nước HCl để tái tạo lại axetilen CHCH + 2AgNO3 + 2NH3 → Ag-CC-Ag + 2NH4NO3

Khí còn lại đi qua nước brom và không phản ứng với dung dịch brom là CH4

2.4.1.3 Hiđrocacbon thơm - Aren

Dạng 1: Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa

Phương pháp: nắm chắc kiến thức về tính chất hóa học, điều chế hiđrocacbonkhông no

Chú ý : Phản ứng trong hóa học hữu cơ thường theo chiều hướng, tùy theo điềukiện tiến hành Vì vậy trong phản ứng ngoài việc phải cân bằng phản ứng, phải dùngcông thức cấu tạo thu gọn để viết, ghi rõ điều kiện phản ứng và viết sản phẩm chínhphản ứng

Ví dụ 1: Dùng công thức cấu tạo viết các phương trình hóa học của phản ứng, có ghi điềukiện phản ứng

Các số(min) chỉ vị trí cácnhóm thế trong vòng Tên các nhóm thế benzenChú ý :- Nếu hai nhóm thế đính ở vị trí 1,2  dùng chữ o ( đọc là ortho )

- Nếu hai nhóm thế đính ở vị trí 1,3  dùng chữ m ( đọc là meta )

- Nếu hai nhóm thế đính ở vị trí 1,4  dùng chữ p ( đọc là para )

Ví dụ 1 : Viết công thức cấu tạo và gọi tên các hiđrocacbon thơm có công thức phân tử:

a) C8H8 b) C8H10

Giảia) C8H8 có 1 vòng benzen nên cấu tạo là :

m-đimetylbenzen ( m-xilen ) p-đimetylbenzen ( p-xilen )

Ví dụ 2 : Viết công thức cấu tạo và gọi tên các hiđrocacbon thơm có công thức phân tử

C9H12

GiảiCông thức phân tử C9H12 có công thức chung : CnH2n-6 nên là đồng đẳng của benzen

Hai đồng phân chứa một nhóm thế:

n-propylbenzen isopropylbenzen

Ba đồng phân chứa hai nhóm thế ở vị trí octo, meta, para:

o-etyl metyl benzen m-etyl metyl benzen p-etyl metyl benzen

Ba đồng phân có ba nhóm thế:

1,2,3-trimetyl benzen 1,3,5-trimetyl benzen 1,2,4-trimetyl benzen

Dạng 3 : Xác định công thức phân tử dựa vào công thức tổng quát

Phương pháp :

Cần nhớ

* Công thức tổng quát dãy đồng đẳng benzen là CnH2n-6 ( n  6 )

* Công thức tổng quát dãy đồng đẳng của stiren là CnH2n-8 ( với n  8 )

Ví dụ 1 : Xác định công thức phân tử, đồng đẳng của benzen có

a) Phân tử khối là 92

b) Công thức đơn giản nhất là C3H4

Giải

Do là đồng đẳng của benzen nên công thức tổng quát có dạng CnH2n-6 ( n  6 )

a) Với M = 92  14n – 6 = 92  n = 7

Vậy công thức phân tử là C7H8

b) Từ công thức đơn giản nhất là C3H4  công thức nguyên ( C3H4)n hay C3nH4n

Do là đồng đẳng của benzen nên :

4n = 2.3n – 6  n = 3

Vậy công thức phân tử là C9H12

Ví dụ 2 : Đốt cháy hoàn toàn polime X được điều chế trực tiếp từ hiđrocacbon thơm A,thu được tỉ lệ thể tích CO2 và thể tích hơi nước là 2 : 1 (các thể tích khí đều được đo ởcùng điều kiện nhiệt độ và áp suất).Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạocủa A Viết phản ứng điều chế X từ chất A.Biết A có phân tử khối nhỏ hơn 110 đvC

GiảiĐặt công thức phân tử của X là ( CxHy)n, theo phương trình hóa học của phản ứngcháy :

Nghiệm thích hợp m = 8 Công thức phân tử của A là C8H8

Công thức cấu tạo của A : CH2 = CH – C6H5

Phương trình hóa học của phản ứng:

Dạng 4: Xác định công thức cấu tạo dựa vào đặc điểm của phản ứng

Phương pháp:

Cần nhớ:

* Các aren khi cháy cho nCO 2  nH O 2

* Quy luật thế vào vòng benzen được tóm tắt theo sơ đồ:

X ( nhóm đẩy electron như gốc ankyl, -halogen, - OH, - NH2,…) định hướng cho nhóm

thế sau vào vị trí o và p và phản ứng dễ dàng hơn.

Y ( nhóm hút electron như –NO2, - CHO, - COOH,…) định hướng cho nhóm thế sauvào vị trí m và phản ứng khó hơn

Ví dụ 1: Hiđrocacbon X có công thức phân tử C8H10 không làm mất màu dung dịch brom.Khi đun nóng X trong dung dịch thuốc tím tạo thành hợp chất C7H5KO2 (Y ) Cho Y tácdụng với dung dịch axit HCl tạo thành hợp chất C7H6O2